中国科技大学的研究揭示了下地幔底部大结构的成因

发布时间:2021-04-02 20:00:19

来源:桂林视窗

记者昨天从中国科技大学获悉,吴中庆教授的研究小组王文忠博士及其合著者发现,下地幔最大的低速异常可能源于地球早期岩浆海洋演化,这对认识地球深部结构、地层与圈间相互作用、内部挥发物质迁移和作用有重要影响。

下地幔是地球内部最重要的圈圈之一,深度约660公里/2900公里。它是地球进化的压舱石。与其他类似地球的行星相比,地球有一个非常独特的特征板块运动和俯冲。板块向地球深部俯冲,甚至向地核和地幔边界俯冲,将洋壳带到地幔深部,从而导致下地幔化学异质性的形成。前人的研究表明,小尺度散射体和大尺度高速异常主要来自俯冲洋壳物质,而向下地幔俯冲的洋壳物质不能导致较大的低剪切波速区。

下地幔的主要矿物是桥石,它是下地幔中铁的主要载体。以前的研究发现,岩浆中的二价铁可分为三价铁和铁单质。将早期岩浆中的铁单质分离到岩心,将早期下地幔中的三价铁富集。

通过高温高压实验和第一性原理计算,研究人员发现,中富含三价铁的Bridgman石,分解成极富的三价铁和贫乏的三价铁砖石,这是一种新发现的低波速、高泊松比和高密度的三价富铁桥锰矿。常规地幔富集了5%≤15%三价铁布里奇曼岩,很好地解释了大范围低剪切波速区的地震观测结果,地球动力学模拟表明,非均质异常可形成与下地幔大低速区相似的构造。他们认为,早期岩浆演化形成的三价铁桥锰矿被分解为极其丰富的三价铁桥铁矿,这很可能导致形成一个大的低剪切波速区。(记者李靖)

作者:李靖

资料来源:合肥日报。